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ANÁLISIS ESTRUCTURAL DE LAS PORTADAS DE FERIA DE SEVILLA: DIMENSIONADO, VALIDACIÓN EXPERIMENTAL Y OPTIMIZACIÓN

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<mods xmlns:doc="http://www.lyncode.com/xoai" xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance" xmlns="http://www.openarchives.org/OAI/2.0/"> <titleInfo> <title>ANÁLISIS ESTRUCTURAL DE LAS PORTADAS DE FERIA DE SEVILLA: DIMENSIONADO, VALIDACIÓN EXPERIMENTAL Y OPTIMIZACIÓN</title> </titleInfo> <name type="personal"> <namePart>Mª Teresa Rodríguez León</namePart> <role> <roleTerm authority="marcrelator" type="text">Author</roleTerm> </role> </name> <name type="personal"> <namePart>Dr. José Félix Escrig Pallarés, Dr. José Sánchez Sánchez</namePart> <role> <roleTerm authority="marcrelator" type="text">Thesis advisor</roleTerm> </role> </name> <name type="corporate"> <namePart>E.T.S. A - Sevilla - US</namePart> <role> <roleTerm authority="marcrelator" type="text">Degree granting institution</roleTerm> </role> </name> <typeOfResource>text</typeOfResource> <originInfo> <dateIssued encoding="w3cdtf" keyDate="yes">12/06/2014</dateIssued> </originInfo> <abstract lang="spa" displayLabel="Abstract">La portada de Feria de Sevilla es construida cada año por el Ayuntamiento, abriendo paso a una ciudad eventual que se “edifica” en la gran explanada que la ciudad dedica a ello. Las portadas de Feria son uno de los elementos simbólicos más característicos de la Feria de Abril. Año tras año los habitantes de la ciudad esperan con impaciencia el descubrimiento de la Portada que habrá de representar algunos de los edificios más emblemáticos de la ciudad. Estas puertas son un perfecto ejemplo de arquitectura efímera, entendiendo como tal aquellas arquitecturas que permiten la transformación temporal del espacio que ocupan. La efimeridad ha sido una constante en la historia de la arquitectura, y teniendo en cuenta que las arquitecturas efímeras tienen su principal campo de actuación en grandes celebraciones no es de extrañar la proliferación de este tipo de arquitectura en la ciudad de Sevilla, ligada de manera indisoluble a las celebraciones festivas, y que se convierte por tanto en el contexto idóneo para su desarrollo. Las portadas de Feria son uno de los ejemplos de arquitectura efímera que presentan mayor complejidad tanto constructiva como en sus comprobaciones numéricas, debido a sus extraordinarias dimensiones. Es este hecho el que despierta especial interés acerca de este componente fundamental de la historia de la arquitectura efímera sevillana. Nuestra participación en la definición de la estructura de las portadas de Feria se remonta al año 2005, fecha en que se nos encomendó por vez primera la tarea de solucionar el esqueleto estructural para una determinada configuración de diseño. Desde entonces, nuestra participación se ha venido produciendo de forma continuada. La configuración geométrica de las diferentes portadas de Feria analizadas se define mediante un paralelepípedo cuyas dimensiones se mantienen casi constantes cada año, longitud ≈ 50 m, altura ≈ 40 m, profundidad ≈ 5 m, el cual se perfora para adaptarse a un contorno inspirado en diferentes motivos arquitectónicos locales. El modelo estructural se define como una estructura principal constituida mediante un modelo de elemento tubular de acero según una disposición ortogonal y tridimensional, configurando una estructura espacial que se estabiliza ante la acción de viento mediante cables pretensados dispuestos simétricamente en sus dos frentes principales. Finalmente, el conjunto se reviste de tablones de madera para otorgarle su apariencia estética final. La investigación llevada a cabo pretende alcanzar una mejor comprensión del comportamiento de estas estructuras - analizando para ello las portadas comprendidas entre los años 2005 y 2012 - distribución y magnitud de los esfuerzos que se generan, para así garantizar su seguridad, y proceder a su optimización y poder establecer una serie de tendencias para el diseño futuro de estas construcciones. Para alcanzar este objetivo se requiere la elaboración de un modelo de análisis que refleje el comportamiento real de estas estructuras, lo cual es difícil debido tanto a diversos aspectos de la definición constructiva de los modelos como a su propia naturaleza estructural. En el aspecto constructivo, la principal dificultad reside en la excentricidad introducida por el elemento de unión. Pero existen otras complicaciones que surgen del desconocimiento de determinados aspectos como la rigidez del elemento de unión referido, el nivel de pretensión de los cables, el valor real de la acción de viento a considerar, la consideración de los paneles de revestimiento de la estructura,… En cuanto a la complejidad estructural, el primer inconveniente surge de la inherente naturaleza no-lineal del elemento cable. El incremento del valor de pretensado en los cables reduciría este comportamiento no-lineal, pero esta medida incrementaría las fuerzas de compresión en la estructura principal, de manera que se agrava el efecto P-∆ debido a las grandes deformaciones que dicha estructura presenta ante la acción de viento debido a su reducido peso propio. Por tanto, el comportamiento no-lineal del sistema hace que su comportamiento estructural modelos sea significativamente diferente de otras estructuras convencionales. Debido a estas dificultades, será necesario para la validación del modelo de análisis desarrollar una serie de ensayos experimentales con los que confirmar las hipótesis preliminares establecidas: En primer lugar se realizaron ensayos dinámicos que nos permitieron la identificación de los parámetros modales de la estructura, con objeto de correlacionar posteriormente los parámetros identificados con los parámetros anteriormente calculados, y proceder a la actualización del modelo numérico. En segundo lugar, se realizó también un ensayo en túnel de viento para un modelo correspondiente a la portada del año 2011, para validar la caracterización de dicha acción. Esto es necesario dada la singularidad de la estructura que nos ocupa, puesto que la normativa vigente no contempla estructuras tan particulares como ésta. Finalmente, se procede a la validación del modelo de elementos finitos desarrollado inicialmente mediante la evaluación de las hipótesis preliminares establecidas, y posteriormente al dimensionado del modelo de análisis validado para verificar si el ajuste realizado permite su optimización, considerando como función objetivo la reducción del peso propio estructural. Sin embargo, el verdadero interés del presente trabajo es extraer una serie de conclusiones de su validación que puedan ser de aplicación en otras estructuras de carácter similar, refiriéndonos en particular a las estructuras recíprocas o nexoradas, un campo de aplicación ampliamente trabajado desde el punto de vista teórico, pero en el que todavía existen grandes incertidumbres a la hora de realizar modelos numéricos.</abstract> <abstract lang="eng" displayLabel="Abstract">Seville April Fair gateway is built each year by the City Council, becoming a gateway to a temporary city that is built in the vast esplanade that the city reserves for this purpose. Every year, city residents eagerly await the discovery of the Gateway that will represent some of the most iconic and traditional buildings in the city. These covers are a perfect example of ephemeral architecture, which are defined as those architectures that enable the temporary transformation of the space in which they are installed. The ephemerality has been a constant in the history of architecture, and considering that the ephemeral architecture has its principal field of activity in large events no wonder the proliferation of this type of architecture in the city of Seville, a city inextricably linked to the festive celebrations, and therefore becomes the ideal context for its development. The Fair gateways are one of the examples of ephemeral architecture that have greater complexity not only from a constructive point of view but also in their numerical analysis, due to the extraordinary dimensions that characterize every year. It is this fact that arouses special interest on this fundamental component of the history of Seville ephemeral architecture. Our participation in the definition of Seville Fair gateways dates back to 2005, when we first entrusted the task of solving the structural skeleton for a given design configuration. From them, our participation in the structural design has been occurring continuously. The geometrical configuration of the different Fair gateways analyzed is defined by a parallelepiped whose dimensions are kept approximately constant every year, length ≈ 50 meters, heigh ≈ 40 meters, depth ≈ 5 meters, which is drilled to conform to a contour inspired in different local architectural motifs. The structural model is defined as a main structure constituted by a single steel tubular element according to an orthogonal and tridimensional arrangement, configuring thereby a spatial structure that is stabilized against the wind action by a series of prestressed cables arranged symmetrically in its two main fronts. Finally, the assembly is covered by wooden planks to give its final aesthetic appearance. The conducted research aims to achieve a better understanding of the behavior of these structures - analyzing those corresponding from 2005 to 2012 - distribution and magnitude of the generated efforts, in order to ensure their safety, and ultimately proceed to their optimization and to establish a series of trends for the future design of these constructions. To achieve this goal it requires first the development of an analytical model that reflects the actual behavior of the corresponding structures, which is certainly difficult due both to various aspects of the constructive definition as to the structural nature of the models. From the constructive point of view, the main difficulty is due to the eccentricity introduced by the connecting element itself. But there are also other complications that arise from the ignorance of certain aspects such as the stiffness of the connecting element referred, the level of pretension of the cables that stabilize the structure, the real value of the wind action to be considered, the consideration of the covering panels that decorate the structure,… On the structural complexity of the considered models, the first problem is due to the inherent non-linear nature of the cable element. While it is true that the increase in the pretension value will reduce significantly this non-linear behavior of the cable, it is also true that this will have negative consequences because the compressive forced introduced into the main structure will be increased, so that a second drawback to consider is impaired, the P-∆ effect on the main structure due to large deformations because of the wind action as a consequence of its low self-weight. Therefore, the non-linear behavior of the system due to the cable shape, as well as the mast-wire complex interaction, makes the structural behavior of these models very complicated and significantly different from other conventional structures. Therefore, due to the detailed difficulties, it is necessary for the validation of the analysis model proposed to develop a series of experimental tests to confirm the preliminary hypotheses established: First dynamic tests that allow the identification of the modal parameters of the structure were performed, to subsequently correlate the identified parameters with the ones calculated on the analysis model and to carry out the updating of the previous numerical model. Second, a wind tunnel test was also conducted for a model corresponding to the 2011 Fair gateway, to validate the characterization of such action. The characterization of the wind action by an experimental test becomes necessary due to the peculiarity of the structure in question, since the current legislation does not consider such special structures. Finally, we proceed to the validation of the finite element model initially developed by evaluating the preliminary hypotheses initially set out, and then to its dimensioning to check whether the adjustments made over this analysis model allows its optimization, considering as the objective function the reduction of its structural self-weight. Moreover, the real interest of this research work is to draw a number of conclusions of the validation of the analysis model that can be applicable in other structures of similar nature, referring in particular to reciprocal structures, a field of application which is widely worked from a theoretical point of view, but where there are still large uncertainties when performing numerical analysis.</abstract> <subject> <topic>Arquitectos</topic> </subject> <location> <url>https://fundacion.arquia.com/pt-pt/convocatorias/tesis/p/TesisUsuario/FichaTesis?idparticipacion=321</url> </location> </mods>